钻井废弃泥浆化学脱稳技术研究--《陕西科技大学》2013年硕士论文
钻井废弃泥浆化学脱稳技术研究
【摘要】：在石油勘探开发过程中，不可避免的会产生大量废弃物，其中容积量最大的废弃物是钻井过程中产生的钻井废弃泥浆，它是一种含粘土、加重材料、化学处理剂及钻屑的多相胶体—悬浮体体系，具有高度的分散稳定性，造成脱水困难，严重影响了废弃泥浆的处理效率。
新疆油田地处少数民族居住的极度干旱缺水沙漠区域，生态环境十分脆弱。由于地理环境特殊，该油田钻井深度大多在5000m以上，废弃泥浆量大，泥浆体系复杂多变，石油类物质含量极高，具有高度的稳定分散性；且地域广阔，作业分散，泥浆后续处理难度大，是制约油气田发展的瓶颈。
针对南疆油田钻井废弃泥浆固含量高、流动性差、石油类物质含量高等特点，先用硫酸酸化，使得废弃泥浆中的护胶剂失效，稳定性降低，获得较高的自然出水率。后续采取稀释、气浮降低废弃泥浆中的石油类物质含量。通过单因素实验，确定最佳除油工艺条件为：稀释倍数为1.5、pH为6、曝气时间为15min、曝气量为2.5m~3·m~(-3)·h，废弃泥浆中的石油类物质含量低于1%。
气浮除油结束后，进行混凝实验。通过考察出水水质、含水率等，确定破胶剂为复合破胶剂H_2SO_4与Al_2(SO_4)_3混合液（1:3），絮凝剂为聚合氯化铝(PAC)，助凝剂为阳离子聚丙烯酰胺（分子量600万）。
混凝单因素实验结果表明：废弃泥浆含油率为1%，破胶剂投加量1.2%，絮凝剂的投加量1%，有机助凝剂的加量为0.5‰，毛细吸水时间降至60s，脱水性能显著提高。混凝正交实验表明，影响钻井废弃泥浆混凝脱水因素的重要性由主到次分别为：废弃泥浆的含油率、助凝剂的投加量、破胶剂的投加量、絮凝剂的投加量。最优方案为：含油率为1%，破胶剂的投加量为1.5%，絮凝剂的投加量为1%，助凝剂的投加量为0.5‰。固液分离后，泥饼浸出液中的化学需氧量、色度、浊度、Cr~(6+)等污染指标均低于国家污水综合排放标准（GB）二级标准限值。
测定废弃泥浆处理前后的粒径分布及其形貌，处理前的粒度分布为单峰，泥浆颗粒主要分布在nm之间，占总体积的86.2%，平均粒径d=2914nm；处理后的粒度分布为双峰，泥浆颗粒主要分布在nm之间，占总体积的96.1%，平均粒径d=4704nm。处理前泥浆颗粒分布较为分散，颗粒表面致密；处理后的泥浆胶体颗粒聚集程度高，胶体颗粒大，表面疏松、有网状结构存在，稳定性降低。
气浮除油时碳钢片的腐蚀速率为0.21mm/a，混凝中的碳钢片的腐蚀速率为0.30mm/a，两者的腐蚀速率表明其对碳钢的腐蚀等级属于二级耐蚀性(0.1mm/a~1.0mm/a)，碳钢在这种环境下属于一般耐腐蚀性材料，因此可选择普通的碳钢材料作为气浮和混凝设备的铸造材料。
研究结果表明，该技术脱稳效果好，脱水速度快，工艺简单，运行成本低，为加快新疆油田钻井废弃泥浆处理在技术上提供了依据。
【关键词】：
【学位授予单位】：陕西科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：X703【目录】：
摘要5-7ABSTRACT7-131 绪论13-28 1.1 钻井废弃泥浆现状13-18
1.1.1 废弃泥浆的来源13-14
1.1.2 钻井泥浆类型14
1.1.3 钻井泥浆材料14-16
1.1.4 钻井废弃泥浆中的污染物16-18
1.1.5 钻井废弃泥浆对环境的影响18 1.2 钻井废弃泥浆排放现状18-21 1.3 钻井废弃泥浆处理方法及存在的问题21-22 1.4 国内外钻井废弃泥浆研究现状22-26
1.4.1 钻井废弃泥浆研究进展22-23
1.4.2 钻井废弃泥浆处理方法23-24
1.4.3 钻井废弃泥浆处理新技术24-25
1.4.4 展望25-26 1.5 课题的提出26-28
1.5.1 课题的来源26
1.5.2 课题的研究内容26-282 实验部分28-33 2.1 实验药品28 2.2 实验仪器28-29 2.3 钻井废弃泥浆样品29-30
2.3.1 含水率测定29
2.3.2 含油率测定29
2.3.3 物理性质29-30 2.4 实验内容30-32
2.4.1 酸化处理30-31
2.4.2 气浮除油特性31
2.4.3 混凝剂的筛选31
2.4.4 混凝脱水实验31
2.4.5 固液分离后泥饼浸出毒性31-32
2.4.6 腐蚀实验32 2.5 分析检测方法32-333 结果与讨论33-53 3.1 引言33 3.2 酸化研究33-34
3.2.1 不同浓度硫酸对自然出水率的影响33-34 3.3 钻井废弃泥浆除油特性研究34-38
3.3.1 稀释倍数对表观粘度的影响34-35
3.3.2 稀释倍数对除油效果的影响35
3.3.3 不同 pH 对除油效果的影响35-36
3.3.4 曝气时间对除油效果的影响36-37
3.3.5 曝气量对除油效果的影响37-38 3.4 混凝剂的筛选38-40
3.4.1 破胶剂的筛选38-39
3.4.2 絮凝剂和助凝剂的筛选39-40 3.5 钻井废弃泥浆混凝脱水单因素实验40-43
3.5.1 含油率对脱水性能的影响40-41
3.5.2 破胶剂对脱水性能的影响41-42
3.5.3 无机絮凝剂对脱水性能的影响42-43
3.5.4 有机助凝剂对脱水性能的影响43 3.6 钻井废弃泥浆混凝脱水正交实验43-45
3.6.1 正交实验方案43-44
3.6.2 正交实验结果44-45 3.7 综合实验45-47
3.7.1 优化条件下脱水效果45-46
3.7.2 固液分离后泥饼浸出毒性46-47 3.8 腐蚀性能研究47 3.9 流变性特征47-48 3.10 粒度分布48-49 3.11 形貌特征49-50 3.12 经济、环境效益分析50-52
3.12.1 经济效益分析50-51
3.12.2 环境效益分析51-52 3.13 本章小结52-534 结论及建议53-55 4.1 结论53 4.2 建议53-55致谢55-56参考文献56-62攻读学位期间发表的学术论文目录62-63
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钻井泥浆处理技术宣传资料60 钻井泥浆处理
钻井泥浆组分切割与资源化技术与装备优点介绍江苏沃德凯环保科技有限公司2014年 11月钻井泥浆组分切割与资源化技术与装备项目目标与任务
当今追求可持续发展的时代，需要技术、资源、环境协调配合、以最佳作业方式、最低环境影响，获得资源经济的充分利用，已成为社会必然趋势。随着国民经济的快速发展，节约土地和水源，保护农田耕地和相关生态环境，防止环境的污染和破坏，给人们清洁安全的生活生态环境，便于人们在良好环境中生产生活、休息工作。油田开发钻井过程中，从进场到完井到开采诸多环节对周边环境影响甚大。突出的问题就是随着钻进施工的进行，其对环境的污染总量也随之增大。如果钻井泥浆废水注入地层或排放到地面，对周围的环境都会造成污染。在科学技术不断发展的今天，需要通过科学的管理方式，同时采取各种可靠的环境保护技术措施是对其进行控制。一、项目目标与任务需求分析1、钻井作业现场泥浆场景分析钻井污水在钻井过程中，由于起、下、钻作业时泥浆的流失，泥浆循环系统的渗漏，冲洗地面等设备及钻井工具的泥浆和油污而形成的污水，钻井污水具有以下特点：钻井污水成分复杂，包括钻屑、石油、润滑剂、防垢剂、杀菌剂等，另外在钻井过程中由于钻屑和地层矿物质的引入，钻井污水中还含有多种盐类和重金属等危害物质；钻井污水中的环境污染物质负荷极高，色度高，悬浮物浓度高，CODcr含量高，超常标几十到几百倍。现阶段钻井泥浆处理现状，预先挖一个存泥浆坑、槽，做好防渗漏处理，储存钻井作业中产生钻屑、钻井液、泥浆及废水。借助自然条件蒸发干燥，随后进行固化、填埋、用表层土壤复盖。钻井泥桨自然条件下蒸发干燥需2－6个月，遇到多雨、雪天气或钻井作业地势低洼，周围水源多等情况，钻井泥浆便会泄漏至农田、河道、水库、表层土壤中，导致水源污染、土地荒废。有配套环保设施的处理现状，由于石油钻井野外作业的特性，施工现场所有的废弃物，几乎全部排放积存到废泥浆储存坑，使泥浆中有害成份极其复杂，最终形成一种由粘土、岩屑、加重材料、各种化学处理剂，污水、污油等组成的多相悬浮性钻井废泥浆。且钻至岩屑层带出的钻屑颗粒粗细不一（80mm－0．05mm），及钻屑的非流动性、难絮凝特性，现有设施不能对钻井泥浆的全过程处理，只能针封对性地把泥浆坑上层的废水进行处理，而中下层钻屑、钻井液、泥浆均无法进行处理。2、现钻井作业现场泥浆处理对环境造成的影响1）对地表水和地下水资源产生污染。2）导致土壤板结，对植物生长不利，甚至无法生长。固化、填埋用表层土壤复盖，也仅是表面修复，实质却无法返耕，造成土地浪费。3）各种重金属滞留土壤，影响植物的生长和微生物的繁植，同时会因植物吸收而富集，危害到人畜的健康。4）钻井液中的化学添加剂，经生物降解后的某些产物，影响水生动物和飞禽的生存与繁植。5）由于钻井作业中振动筛、离心机、沙水分离机，去除钻屑而带出的钻井液没法回收，钻井液浪费大。且钻井液化学添加剂多，污染成份复杂。废水做到达标排放，处理量大（钻至岩屑层浪费的钻井液占排放蒸量的70％以上），运行费用高（约200－350元／m3）。6）固废物固化及填理运行成本高（约元／m3）。3、项目主要技术难点和重点1）钻井泥浆的收集：钻井作业至岩屑层时，带出来的钻屑泥浆，主要含有大块钻屑、岩沙、无法回收的钻井液。由于此时钻屑泥浆颗粒相差大（约8mm－0．05mm），岩沙几乎没流动性，钻井生产作业时产生的泥浆量波动性大，少则每小时0.5m3多时15m3，用水泵抽送很难。现在基本上是人工辅助至储存泥浆坑，或用储存箱收集后，用挖机运输至异地进行处理。2）钻井液的回收再利用：钻井作业至岩屑层时，带出来的钻屑泥浆，主要的大块钻屑、岩沙、无法回收的钻井液。由于此时钻屑泥浆颗粒相差大、粘稠，一般过滤设施无法沙水分离。细小岩沙加絮凝剂、助凝剂很难絮凝，现有的各种离心机、压滤机也没法达到沙液分离的效果，且经加药后，分离出来的钻井液也无法回用于生产。3）钻井作业的流动性和场地、用电量、安全等因素，废水的深度净化处理，生化处理、添加如酸、碱、强氧化剂等技术及装备受到制约的情况下，废水经治理很难达标排放或达到回用于生产标准。4）固废物的无害化处理；借助自然条件蒸发干燥，随后进行固化、填埋用表层土壤复盖。生产成本高，操作微有不慎，就导致土壤板结，各种重金属滞留土壤。对植物生长不利，甚至无法生长，无法返耕，造成土地浪费，危害到人畜的健康。4、项目的目的和可行性目前国内还没有能真正适用于钻井作业全过程钻井泥浆处理的系统化技术和装备，迫切需要开发出适用于钻井泥桨钻井液回收、固废物再生等资源化利用；泥水分离、废水净化等，实用性、一体化的系统化技术和装备。辽河油田盘锦泰利达有限公司联合江苏沃德凯环保科技有限公司，从2009年5月就开始时钻井泥浆处理技术研发工作。2010年7月完成了泥水分离和废水净化工艺设计和设施装备的制造，2012年3月－2013年5月在辽河油田盘锦市128、135井；江苏油田徐闻县6、8井进行现场试验工作，在泥水分离和废水的净化达标排放取得了良好的效果（详见现场试验报告及当地环保局的监测报告）。2013年3月完成了钻屑泥浆的收集抽送；岩沙和钻井液不添加药剂的分离工艺设计和设施装备的制造。2013年6月－2014年5月在辽河油田金马油田开发公司新海24-H116号井、辽河油田隆台采油厂 兴K52号井、辽河油田隆台采油厂 兴K52号井进行现场试验工作，对钻井泥浆组分切割、钻井泥浆减量化、钻井液回用、泥浆岩屑资源化、钻井泥水分离、及深度净化处理，得到了良好的使用效果。特别是节能减排和资源利用效益明显，为发展这项技术树立了信心、奠定了技术基础。
钻井泥浆组分切割与资源化技术与装备将作为我们公司一个新的经济增长点，同时也是更好配合钻井作业，介入石油装备的一个切入点，如此好的经济效益和社会效益，我们有信心和决心把这项事业做好。5、项目的设计方案和工艺流程钻井泥浆处理技术宣传资料60_钻井泥浆处理整套设施及装备设计成泥浆收集抽送及切割、钻屑和钻井液分离、泥水分离、废水净化、固废制砖5个单元，便于卡车运输，独立单元自动化控制；撬装结构；管道、电缆采用快卸式按口连接便于安装。单套设备处理能力：收集与抽送切割储存量≥500m3／d，便于适应钻井泥浆量忽高忽低的波动性；岩沙、钻井液分离能力≤15m3／h；泥水分离能力≤10m3／h；废水净化处理≤7m3／h。整套装备可连续或间断运行，处理能力可调节，能适应国内钻井作业全过程泥浆的处理要求。采用工艺流程图6、项目的装备适用范围及运行条件 达标排放 或回用
钻井作业中有废弃泥浆造成的环境污染，陆地或海洋钻井作业产生的废弃泥浆，都可以用本工艺技术和装备进行泥浆不落地无害化处理和资源利用。本工艺装备设计成可车载运输，撬装结构，无需浇铸设备基础，适宜跟随钻井作业流动处理；本工艺所用配套药剂，不属危险品并采用干粉投加，便于运输、储存、使用及管理；所需动力负荷≤75kw，所有电机、电控加装防爆设施，和井场配电系统直接接入即可，不会对钻井作业造成影响；回收的钻井液可直接回用于生产作业中，废水能达到国家规定的排放标准，岩屑、沙、泥饼加固化剂再生制砖，并对可能引起的噪声源进行降噪措施，不会产生二次污染。7、项目工艺装备定员及运行费用资源回收效益分析及估算单套装备处理钻井泥浆每班需5人，具体操作3人，设备检修维护1人，分析化验1人。泥浆处理时动力消耗费用约6元／m3，药剂消耗费用约60元／m3，设备折旧、维护、运输费用约60元／m3，化验费用约5元／m3，人工及其它费用约55元／m3，综合成本约185元／m3。钻井泥浆处理1000m3量时，岩屑层约占50％，此时可回收60％钻井液回用于生产工艺。回收钻井液约300m3，计效益约
元，减少处理废水量300m3，节约成本约55500元，钻井泥浆处理1000m3量时，采用本工艺装备后可降低运行费用约
元。固废处理需添加石子、水泥、固化剂约450元／m3，设备折旧、维护、运输费用约60元／m3，人工及其它费用约40元／m3，综合成本约550元／m3。制成免烧砖效益650元／m3，钻井泥浆处理1000m3量时需固化填埋处理固废约300m3，费用≥300000元，采用本工艺装备可降低运行费用约32万元。采用钻井泥浆组分切割与资源化技术与装备，按处理1000m3钻井泥浆量时产生的经济效益约
万元。8、投资本工艺装备项目效益分析参照?中国石油钻井技术现状及需求?郑新权、汪海阁石油钻采工艺2003年2期，我国年动用钻机数量由建国初期的8台上升至2001年的670台，最多达上千台；完成井数由建国初期的几十口上升至2001年的六千多口。由此按照每口井平均产生1000m3的废弃泥浆，可大致推断仅中石油需要处理工艺装备就达三百多台，单套装备价值按380万元计算，折旧期5年，设备潜在市场价值约十多亿元。9、社会效益废钻井泥浆不落地无害化处理，解决了钻井泥浆污染的问题，特别是本工艺资源回收利用的优势，钻井液的回用大大降低了排污量；岩屑和泥饼成型制砖，杜绝了二次污染，对人畜的危害及土地的闲置。钻井液配制中，加入了几十种化学试剂，如果不回用形成的废水属高污染、ＣＯＤ高、盐份高，想处理到达标排放难度大、运行费用高。使用本工艺装备，减少排污量的同时降低运行费用，使处理到达标排放成为可能。泥浆中携带的钻屑、泥沙中含有很多的重金属、有机物等有害物质。使用本工艺装备，可分离出岩屑、沙、泥饼加固化剂成型制砖，使重金属、有机物凝结固定，不会产生二次污染。解决了以前需要开挖泥浆池而带来的占地问题及简单处理的泥浆池无法复耕，造成大量土地闲置的缺点。综上所述，对钻井作业产生的废弃泥浆采用组分切割与资源化的技术和装备，进行环保处理是利国利民的好事，创造效高经济效益的同时，有着广泛良好的社会效益。10、技术水平目前国内废钻井泥浆不落地无害化环保处理技术尚无实际应用的成套技术，钻屑液不加任何药剂的固液分离，钻井液直接回用；固废成型制砖技术及装备更是空白，应该说废弃泥浆采用组分切割与资源化处理的技术与装备在国内外处于领先地位。钻井泥浆组分切割与资源化技术与装备项目技术报告一、项目背景
石油工业是实现我国能源供应的保障，是国民经济的重要组成部分。随着社会的进步及工业化的发展，石油需求量急剧增长，使用范围也迅速扩大，因此陆地和海洋石油的地质勘探和采集开发量也随之增长。钻井是地质勘探和石油开采必不可少的过程。钻井法改变了传统的井下作业方式，实现了施工的地面化和机械化，技术先进，安全可靠。由于井壁在地面预置，待井筒钻至设计直径和深度后，采用漂浮下沉法到设计位置，而后进行壁后注浆固井。因此，井壁施工质量好，具有较高的承载能力和抗渗性能。钻井法目前多采用泥浆进行洗井、排渣和护壁，施工建设一个立体井，需要4～10万m3的泥浆。泥浆污染及废泥浆排放占用大量土地等一系列问题，长期以来一直是钻井法的“老大难”问题之一。石油钻井完后，大量的废弃泥浆对周围环境的土壤、大气、地表水和地下水造成严重污染，尤其是废弃泥浆中的重金属及其化合物，它们给人类带来的危害是潜在的。重金属及化合物进入人体后不易排出、不易发现，一旦出现病情就相当严重且难以治疗了，因此废弃泥浆中的重金属离子对环境造成的污染问题相当严峻。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们的环保意识逐渐增强，对环境保护和生态平衡等问题就更加关注。同时我国环境保护相关的法律法规标准在不断完善，执法力度也在不断加大。在这种形势下，废泥浆的综合治理与开发就显得尤为重要。如何有效地控制和治理在开采和使用石油过程中造成的环境污染，已成为世界各国面临的重要课题。定量分析钻井废泥浆的污染状况，研究其无害化处理技术，对于保护区域环境，保障石油工业长期稳定发展具有非常重要的现实意义。钻井泥浆组分切割与资源化技术与装备针对钻井废泥浆的治理与开发工作，对钻井废泥浆进行组分切割，分组处理。可做到70％钻井液回用于生产工艺，废水净化后达标排放，岩屑、沙、泥饼加水泥和固化剂成型制砖。实现对钻井废泥浆的无害化处理，达到减量化、无害化处理和资源化利用的目的。1、钻井废泥浆的产生及其环境影响钻井废泥浆的来源在石油和天然气的勘探开发钻井过程中，钻井泥浆是提高钻井效率的重要保障，在钻井过程中有着支护井帮、提升岩屑、冷却钻头的作用。同时还起到了润滑钻具、提高钻速、防止井塌和井漏、保护生产层等作用，是保证钻井工作顺利进行必不可少的物质。为了达到安全、快速的钻井目的，使用的钻井液类型及化学药品的种类、数量越来越多，由此不可避免地会产生大量废弃物。钻井固体废物包括钻井废泥浆和钻井过程中抽提上来的岩屑，其中的废弃泥浆是钻井废物中的最大量者。钻井工艺对泥浆的要求越来越高，泥浆体系日益增多，配方也越来越复杂，一般都含有重金属、油类、碱和其他化合物。泥浆循环过程中需不断地排除废渣和废浆，钻井结束后需全部排除，变为废浆。由于石油钻井的野外作业特征，施工现场所有的废弃物几乎全部排放积存于废泥浆储存坑内，最终形成了一种由粘土、加重材料、各种化学处理剂以及伴生的污水、油水、钻屑等组成的多相稳态胶体悬浮性的混合物。钻井泥浆处理技术宣传资料60_钻井泥浆处理钻井废泥浆的组成及特点目前，国内外使用的钻井液有水基钻井液(WBM)，油基钻井液(OBM)和合成基钻井液(sBM)三大判51。钻井泥浆体系可分为9大类，即：非分散泥浆；分散泥浆；钙处理泥浆；聚合物泥浆；低固相泥浆；饱和盐水泥浆；完井修井液；油基合成泥浆；空气、气雾、泡沫及充气泥浆。石油钻井废泥浆主要包含了钻井液、钻屑、以及各种作业产生的废液等，其组成成分如下：钻井液一主要来自三方面：其一是钻井过程中排放的废钻井液；其二是地面循环系统盛放的和为处理复杂情况储备的钻井液；其三是固井时水泥浆置换出来的钻井液。三者约占总废弃物的70％左右。污染环境的主要成分是油类、盐类(尤其是氯离子)、杀菌剂、某些化学处理剂、重金属离子(如铜、镉、铬、锌及铅等)、高分子有机化合物生物降解产生的低分子有机化合物和碱类物质等。钻井废泥浆的特点钻井废泥浆大多属于粘土一水分散体系一水基泥浆的范围，也有的属于油基或聚合物泥浆1101。钻井废泥浆组成复杂，一般呈碱性，pH值在8．5～12之间，有的可达13以上；固相颗粒粒度一般在0．011．tm～0．39m之间(即90％以上颗粒通过200目筛)，其外观一般呈粘稠流体或半流体状态，具有颗粒细小、级配差大、粘度大、含水率高不易脱水(含水率约在30％,--一90％)等特性，是一种有典型流变学特征的胶体。且其自然干结过程缓慢，干结物遇水浸湿后易再度行成钻井废泥浆样物，会对排放点及附近地带的土壤物性产生长期的不良影响。废泥浆含油量高，部分钻井废泥浆含油量达10％以上；固含量高，主要为膨润土和有机高分子处理剂、粘土、加重材料、岩屑以及污水流经地面时携带的泥砂及表层土等；此外由于钻井废泥浆中含有各种有机和无机类化学处理剂，其中的重金属、CODCr值、Oil及表面活性剂等有害物质浓度较高，个别有害物污染指标超出国家允许排放浓度的数百倍。钻井废泥浆的特性（1）含固颗粒，以粘土、膨润土颗粒为主；（2）酸碱物，表现为钻井废泥浆的pH值；（3）石油类，主要来自钻井设备的清洗，是钻井液中不可避免的组份；（4）有机物及其分解产物，表现为泥浆的CODc，值高，色度高。被我国列入环境“黑名单”的68种优先控制的污染物中，有6种苯系物、7种多环芳烃(PAHs)。目前钻井现场所使用的高性能处理剂中，相当一部分含有苯环；（5）重金属，来源于钻井液添加剂及地层：（6）氯离子，采用盐水钻井液及地层矿化度较高时，会使废水中Cl‘的含量增高。钻井废泥浆的危害性由于废钻井液成份比较复杂，所以对环境的影响也是多方面的：(1)污染面积大、区域广。这是由钻井生产流动性大等特点所决定；(2)废钻井液中的盐、碱和盐岩层钻屑不仅造成土壤板结，同时因氯离子活性比N03、P04离子氧化性强，会抑制农作物对氮磷的吸收，同时可溶性盐的迁移还会对地下水造成污染；(3)有害的重金属离子如铬离子、cd2+、Pb2+等极不易被动植物降解的有机物、分子聚合物滞留于土壤中，会影响植物的生长和土壤中微生物的繁殖。且这些物质易进入食物链，并在环境或动植物体内蓄积，危害人类的身体健康和生命安全。例如六价铬通过食物链进入人体后，其毒性主要表现为呼吸道、肠胃道疾患和皮肤损伤，特别是它的致癌作用近些年来已引起人们的广泛重视。(4)废物中的有机处理剂使水体的CODc、BOD增高，影响水生生物的正常生长；某些杀菌剂及高分子化合物生物降解产生的低分子有机化合物，会对鱼、虾及鸟类产生毒害；(5)油类物质进入水体后，形成浮油，影响空气与水体界面上氧的交换。分散在水中吸附于悬浮粒上或以乳化状存在于水中的油，可被微生物氧化分解，从而消耗水中的溶解氧，使水质恶化变臭。在油膜扩展和漂浮过程中，大约25％～30％的低沸点石油组分(Cl---C5)迅速挥发进入大气，造成大气污染。油类对土壤及动植物的影响也很大；(6)水中的硫化物(包括溶解性的H2S，HS，S，存在于悬浮物中的可溶性硫化物，未电离的有机无机类硫化物)，硫化氢易从水中逸散于空气中，产生臭味且毒性很大，它可与人体内的细胞色素等作用，影响细胞氧化过程，造成细胞组织缺氧。2、钻井废泥浆处理研究技术概况钻井废泥浆处理技术现状随着我国环境保护法规标准的不断完善以及执法力度的加大，人们的环保意识逐渐增强，钻井过程中产生的废泥浆的无害化处理的研究和推广应用，是钻井行业环境保护工作的当务之急。许多国家也都已将其列为环保的一个重要项目来研究。钻井废泥浆治理的目的，是为了减轻环境污染而寻找经济和环境上都能够接受的处理方式，实现最优化废物处理体系的目的。现有回收利用和处理方法较多，但每种方法都有其适用范围，应根据油气田的地理环境、水文、土壤、钻井液的组成及经济性来选用。国外在五十年代就开始并加强对废泥浆的处理，开发和采用了一系列无害化处理技术。同时，很早就开始对泥浆处理剂和各种泥浆体系进行生物降解实验和生物毒性评价实验，积极研究泥浆体系可能对环境造成的污染和相应的治理办法。美国环境保护总署(EPA)从环境保护的角度出发，在1982年就针对墨西哥海湾上水基泥浆制定了严格的排放标准(NPDES)，为处理和排放废弃泥浆提供了环境法律基础。我国对废弃泥浆的处理比国外研究稍晚些，但通过引进、消化和自主创新，在许多油田上陆续应用了一系列处理技术，同时积极研究具有适合国情的各类废弃泥浆处理技术。纵观国内外处理方法主要有以下几种：直接排放法、坑内填埋法、脱水法、坑内密封法、注入安全地层或环形空间处理法、土壤生物降解法、土地耕作法、闭合回路系统法、固液分离法、固化法等。以下将对这些方法作简要介绍。(1)直接排放法此法主要适用于对常规淡水钻井液和近年来开发出的各种低毒或无毒水基钻井液(其污染程度较低，在环境中较易自然净化)的处理。油基废钻井液不能采用此法处理。(2)坑内填埋法这是一种比较原始的处理方法，主要适用于一般的淡水基钻井液。这种废弃物中的大部分有害指标均低于排放标准，可直接排入环境。通常的做法是完井后将盛放废浆液的储存坑以挖坑时产生的土方填平恢复原状，盐基和油基钻井液废弃物严禁采用这种方法。实际上当钻井液中氯离子含量&5000mg／L时即不宜采用此法处理。(3)脱水法此法是利用化学絮凝、沉降和机械分离等强化措施，使废钻井液中的固液两相得以分离，然后液相经处理后排放或作为配浆水或回注地层，固相经干化处理后填埋。(4)坑内密封法此法实质上是一种特殊的填埋处理法。通常是先在储存坑的底部和四周铺垫一层有机土，然后在其上面铺一层厚度为0.57mm的塑料膜衬层，再盖一层有机土(以防塑料膜破裂)；或使废钻井液在底部和四周固化形成不渗透性隔层。采用上述两种方法处理后的储存坑，为废钻井液充填池，待钻井液中的水分基本蒸发完后，再盖上有机土封顶或使上层废钻井液固化形成顶盖，然后回填恢复地貌。此法被推荐用于处理毒性较大的废钻井液(如盐水基或油基废钻井液等)，其环保效果仅次于安全焚烧法。但在回填工作完成后，仍占用场地，不能完全复耕，不能达到永久无害化，而且要在埋填处留有专门的标志。(5)注入安全地层或环形空间处理法将废钻井液通过井眼注入采出油气的地层或安全地层，有时为了方便起见，也可将其注入井眼环形空间。使用本法时，对地层条件的选择有严格要求，并要求注入地层的深度必须大于600m。该方法适用于油基和水基废钻井液的处理。这种方法在各国都受到限制，原因是使用不当极易造成地下水或油气储层的污染，使用时必须要有严格的申请、审查和批准步骤。据介绍，本法最大的好处是成本低，仅及其它成本的几分之一。(6)土壤生物降解法将废钻井液直接撒到土壤表面，再用土壤耕作机将其混入土壤中，利用天土壤中的微生物来降解高分子聚合物和油包水废钻井液中的油以及油基钻屑中夹带的油，并通过自然稀释和淋滤作用来降低水相中氯化物的含量。此法主要适用于淡水钻井液和部分易被生物降解的油基钻井液的处理，优点是可在现场就地利用自然过程进行处理，成本低。(7)土地耕作法钻井泥浆处理技术宣传资料60_钻井泥浆处理土地耕作法是指储存坑内水基废泥浆去除部分水分后，将坑内污泥和钻屑直接喷撒到土壤表面以下厚度约100～127mm(具体情况视水基废泥浆的毒性而定)，再利用土壤耕作机械将其与土壤混合，利用土壤自身的净化特性如吸附、吸收、生物降解水基废泥浆中的污染物，从而达到无害化处理废泥浆的目的。该方法要求有一块开阔且相对平坦的土地，还应具备防止发生侵蚀的地表条件。地下水位也应有足够的深度。土地耕作法在国外使用已有多年。但由于该方法的局限性，而没能在世界各国得以推广。主要原因是水基废泥浆中含有部分可溶性盐和氯盐。氯离子被土壤吸收后，使土壤肥效降低；土壤中的重金属离子及可溶性有机盐和一些有机物迁移污染地下水源，且其中的重金属离子被植物吸收，同时又向其它生物转移，从而对人类的生活环境造成更严重的危害。因此土地耕作法没有被大规模使用。(8)闭合回路系统这种系统配备有高效率的固控设备，在严格的使用管理手段下，钻进时无流体状的废弃物排放，只排放一定数量的湿固相，可用于陆地、海洋以及几乎所有非气态分散相的钻井液体系。排放的湿固相可以就地掩埋、土地稀释、铺路、填方或集中处理，液相部分则回收再利用，既降低了泥浆处理费用，又节约了宝贵的水资源。20世纪80年代末美国一些石油公司对闭合回路系统的经济性专门进行了评价，证明其在经济上是可行的。(9)固液分离法固液分离技术就是将废钻井液固液分离，对分离的液体达标排放，固相进行掩埋或再处理。它是在化学混凝一催化氧化法基础上发展起来的，结合机械方法进行的先进处理方法。其工艺简单、灵活，对悬浮物、胶体物质去除率高。通过室内实验，证明该法适用于采用磺化泥浆或者聚磺泥浆而产生的钻井污水。(10)固化法此法是向废钻井液中加入固化剂，使其固化而转化成类似土壤状的固体物质，然后就地填埋或用作建筑材料等。废钻井液的固化，可使其中的毒性组分聚集、固定，降低其对土壤的侵蚀和沥滤程度，减小对环境的影响和危害，回填还耕也较容易。要使废钻井液固化，必须加入固化剂。现在使用的固化剂种类很多，但大致可分为有机固化剂和无机固化剂两大类。有机固化剂主要有聚乙烯醇、环氧乙烷、聚丙烯酰胺胶体、聚乙烯等。无机固化剂主要有水泥、石灰、石膏、水玻璃、炉渣、硫酸铝、无定形硅粉等。有机固化剂的优点是：应用范围广，适用于多种类型废钻井液的处理，固化有机废物的效果好；缺点是：处理费用较高，处理后物料的体积增加很多，各种重金属及其它污染物滞留土壤，影响植物的生长和微生物的繁植。同时因植物吸收而富集，危害到人畜的健康。3、开发钻井废泥浆减量化、无害化、资源化工艺和装备的必要性
废弃钻井泥浆的堆放、自然干化、填埋等不当处理措施会造成严重的环境污染，我国对废弃钻井废泥治理十分重视，废弃钻井泥浆己列入?国家危险废物目录?名单，同时?国家清洁生产促进法?也要求必须对废弃钻井泥浆进行无害化处理。随着环保法规的日益完善，废弃钻井泥浆的处理己经成为油田环境保护急待解染的问题。就目前的废弃钻井泥浆的处理技术而言，均存在一定的缺点，限制了油田的推广使用。为彻底解决废弃钻井泥浆带来的环境隐患，成熟的废弃钻井泥浆综合处理技术亟待开发推广，技术研发思路应向着减量化、资源化、综合利用无害化方向发展。二、技术原理 1、工艺概述：钻井作业经振动筛、除沙器、离心机分离出的废弃钻屑液、泥浆、废水经螺旋输送机送至分散切割均料装置。钻井作业至岩屑层时出料以钻屑和钻井液为主，用软管抽吸泵送至岩屑分离机，滤出液经管道直接送至钻井液循环箱回用于生产，岩屑收集送至制砖装置。钻井作业至泥浆层时出料以泥浆和钻井液为主，用泵经管道混合器加破胶剂、助凝剂药送至混凝罐进行破胶、絮凝，使泥浆中的液相和固相分离，进带式压榨机进行初级泥水分离，泥饼收集送至制砖装置。滤出液提升至电化学一体机，电化学一体机集氧化、还原、絮凝、气浮和HS―ACF―Fenton于一体，进而达到分解、脱稳、络合、吸附、凝聚、浮除、沉淀等目的，出水经陶瓷膜过滤进一步去除污染物，再经吸附净化装置，使出水达到或优于国家排放标准，达标排放或回用于生产。分离出的岩屑和泥饼收集按比例添加石子、水泥、固化剂，进搅拌均匀送至制砖机成型制砖。2、 工艺流程图达标排放 或回用3、工艺技术说明及装备相关参数：1）泥浆收集、切割均料技术说明：由于钻井作业废弃的岩屑、沙、泥浆颗粒相差大（约8mm－0．05mm），岩沙几乎没流动性，钻井生产作业时产生的泥浆量波动性大，少则每小时0.5m3多时15m3，用水泵无法收集抽送。工艺选用螺旋输送机收集抽送废弃泥浆，并采用调速电机调节螺旋转速，满足泥浆量波动特性。用切割均料机把岩屑、沙颗粒径控制到≤1mm，并搅均便于后续抽送及设备的稳定运行。特点及优势：一体化、密闭式设计，解决了岩屑大颗粒对设备的破坏，经螺旋输送切割均料，无需人工辅助泥浆能达到流动抽送的要求，为后续处理提供方便。主要技术参数：输送、切割量：
20m3 /h输送、切割粒径：
≤100mm装备配置功率：
11.5kw主体设备：?
螺旋输送机处理能力：20m3 /h规
格：φ400×8000mm电机功率：3kw
防爆、调速控制材
质：组合件数
切割均料机处理能力：15m3 /h型
号：QGJI-15-Ⅱ电机功率：7.5kw
质：组合件数
量：1套钻井泥浆处理技术宣传资料60_钻井泥浆处理建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是提高人民生活质量，维护中华民族长远利益的必然要求。为适应国家和社会对环保事业的要求，所以对包括钻井泥浆在内污染物进行减量化及资源化工艺技术，进行环保处理是未来的必然选择。目前国内应用的固化法、填埋法运行成本高，同时还存在很大的环保隐患，固化处理后泥浆只能硬化泥浆地的表面部分，而泥浆池底部难以彻底得到固化，而且固化后强度有限，无法彻底锁定有害成分，会随着水土流失，造成更大的污染。而填埋则是简单的挖掘土壤填埋，在填埋过程中，难免有泥浆会溢流出造成二次污染，而且在雨水冲刷和农田灌溉中，会是使得泥浆扩散造成更大的污染。采用钻井泥浆组分切割与资源化技术与装备环保处理技术，可以有效地降低排污量，不会对周边环境造成损坏，避免二次污染。随着国家、社会环保意识的不断提高和环保力度的加强，对废弃钻井泥浆进行切割与资源化技术与装备处理就会有越来越大的经济效益、和社会效益，也会推动钻井泥浆处理技术和设备的发展，这些是我国目前环保工作的必然趋势和未来工作的发展重点。盘锦辽河油田泰利达顺诚环保有限公司和江苏沃德凯环保科技有限公司强强联合，在开发钻井泥浆环保处理技术和设备具有以下优势：盘锦辽河油田泰利达顺诚环保有限公司是专门服务于钻井作业的石油三产企业，一直从事钻井作业环保设备制作与现场使用，熟悉钻井作业整个过程，研发适用于钻井作业的环保装备有得天独厚的优势。江苏沃德凯环保科技有限公司集设计、制造、安装、调试于一体的环保设备专业生产厂家；凭借十多年专业针对工业废水处理、资源回收，与国内多个环保行业科研机构的资深专家学者技术合作，进行研发创新。我们研发的废弃钻井泥浆系统化环保处理技术和设备，符合国家产业政策和技术政策，具有先进的理念和前瞻性，目前在行业内具有先发优势，只要不断完善工艺和设备，就能确保在国内的领先地位。 开创了理论研究的领先优势，并在工艺技术研究方面具有独创性和领先优势，有能力为油井钻探领域的环保事业做出独特的贡献。参考文献：【1】赵瀛华，方云龙，张向东，等．钻井泥浆的开发应用及固化处理fJ】．辽宁工程技术大学学报，)：565--一569．【2】徐光会，钟蓉．浅谈钻井废弃泥浆的最终处置【J】．重庆环境科学，)：58．-一60。【3】王秋敏，王晓健，王新．应用综合技术解决钻井泥浆污染问题【J】．煤矿设计，～16．【4】李建山．完钻井井场混合液同化处理技术研究[D】．西南石油大学，2006．【5】催之健，梅宏，韩新芳，等．废钻井液固化处理技术的研究【J】．新疆石油学院学报，)：12～17．【6】赵吉平，任中启，刘爱军，等．废弃钻井物的二次利用和无害化处理【J】．石油钻探技术，)：37～39．【7】姜子东，朱墨．水基泥浆对陆相环境的影响【J】．钻井液与完井液，)：9～13．【8】姜子东，朱墨．胜利油田水基废泥浆对生物影响的评价【J】．钻井液与完井液，)：34---38．【9】毕道金，凌生弼，汪金泸，等．废钻井液对环境影响分析及处理方法[J】．油气田环境保护，)：27,-一29．【10】艾光富．废钻井液复合固化处理技术及应用研究【J】．油气田环境保护，)：21～25．【1 l】冯士明．油田钻井废泥浆的再利用和回收研究【J】．天津建材，1998(3)：37～39．【12】王寿光，武晓峰，肖合，等．油田钻井废泥浆工业化再利用技术研究【J】．油气田地工程，)：69～70．【13】蔡利山．石油钻井废弃物环境污染特征的分析与评价[J】．西部探矿工程，)：544--57．【14】叶雅文．国外废弃钻井液处理水平调查[J】．油气田环境保护，1993．【15】余红波，李忠庆，韩志田，等．浅论钻井废泥浆对环境的危害及处理技术[J】．科技资讯，8&-&149．[】6】李爱英．废钻井液污染分析及处理方法的探讨[J】．油气田环境保护，)：15～17．【17】刘光全，邓皓，肖遥，等．常用钻井液添加剂对钻井废水化学需要量的影响【J】．油气田环境保护，)：6～9．[18】Paul MHanson．Mud Disposal-An Industry Perspective．Drilling，1986，(5)：16---21．【19】蔡利山，刘四海，郭才轩．石油钻井环境保护技术综述【J】．西部探矿工程，)：132～134．【20】朱墨，张进，赵雄虎．废钻井液无害化处理的室内研究【J】．钻井液与完井液，)：欢迎您转载分享：
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